BE1014617A3 - Volute orbitante a montage en porte-a-faux avec ajustement de l'arbre. - Google Patents

Abstract

Un compresseur à volutes (20) du type comportant un arbre (25) monté en porte-à-faux est pourvu d'un palier de carter (32) en carbone. En outre, le palier (56) montant le maneton excentrique à l'intérieur de la volute orbitante est également formé d'un matériau de carbone. Le palier (52) montant l'extrémité inférieure de l'arbre est de plus formé du matériau de carbone. Le palier de carbone assure que l'arbre sera rapidement usé s'il venait à être désaxé.

Description

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   Volute orbitante à montage en porte-à-faux avec ajustement de l'arbre. 



  Arrière plan de l'invention. 



   L'invention concerne un compresseur à volutes dans lequel les paliers pour monter l'arbre d'entraînement sont faits d'un matériau qui induira une usure de l'arbre lorsque l'arbre se désaxe. 



   Les compresseurs à volutes sont de plus en plus largement utilisés dans de nombreuses applications de compression. De manière essentielle, un compresseur à volutes comprend une première volute qui tourne en un mouvement orbital par rapport à une deuxième volute. Les deux volutes comportent chacune une base et une spire involutée s'étendant depuis leur base. Les deux spires s'imbriquent l'une dans l'autre pour définir les chambres de compression. Lorsque la volute orbitante tourne en un mouvement orbital, la dimension des chambres diminue pour comprimer un réfrigérant occlus. 



   Les compresseurs à volutes sont très populaires, car ils sont très efficaces. Cependant, ils présentent de nombreux défis de conception par le fait qu'un certain nombre de forces agissent sur les composants du compresseur. Un problème qui se présente dans le compresseur à volutes concerne le montage de l'arbre. Un arbre entraîne la volute orbitante à l'aide d'un moteur électrique. L'arbre est monté dans un palier supérieur et un palier inférieur. Un maneton excentrique partant de l'arbre est reçu dans un bloc à coulisse monté dans un palier supérieur dans la première volute. 



   Par le passé, les trois paliers ont parfois été désaxés. Un type d'arbre de compresseur à volutes est placé en porte-à-faux dans le palier supérieur. 



  Lorsqu'un désaxage des paliers se produit avec ce type de compresseur, l'arbre se déplace vers une position 

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 angulaire qui n'est pas parallèle à l'axe central des paliers. Lorsque cela se produit, il y a contact entre les bords des paliers et la surface extérieure de l'arbre et du bloc à coulisse. Là, s'exerce la charge de bord entre l'arbre et le bloc à coulisse et les paliers aux bords qui sont en contact. Il peut en résulter un grippage de l'arbre, et il y a également un flux de lubrifiant inadéquat vers la zone de contact. 



   Dans les compresseurs à volutes, on a parfois utilisé des paliers contenant du carbone pour monter l'arbre. Cependant, ce type de palier n'a été utilisé que dans un arbre de compresseur à volutes à montage mâle, qui n'est pas monté en porte-à-faux. Dans ce type de compresseur à volutes, il n'y a pas le danger de charge de bord. 



  Résumé de l'invention. 



   Dans une forme de réalisation décrite de l'invention, un arbre pour entraîner une volute orbitante s'étend à travers un palier dans un carter. 



  Une partie de l'arbre traverse le palier de part en part, et une autre partie de l'arbre est montée dans un palier inférieur. C'est-à-dire que l'arbre est en porte- à-faux dans le palier supérieur. Le palier monté dans le carter contient du carbone dur dans une matrice de résine. Lorsqu'il se produit un désaxage de l'arbre, les bords du palier entrent en contact avec l'arbre. 



  Cependant, au lieu de gripper, comme dans l'état de la technique, le palier provoquera un enlèvement de matière dans l'arbre, aux endroits de contact. Finalement, des gorges se formeront dans l'arbre au niveau des endroits de contact. Les gorges empêchent le griffage et assurent également une lubrification adéquate. Les gorges permettent également une lubrification hydrodynamique de plein film dans la région soumise à la charge de bord. 

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   Trois paliers sont de préférence prévus pour le montage de l'arbre. Un premier palier est placé entre le bloc à coulisse et la volute orbitante. Le deuxième palier est le palier susmentionné monté dans le carter pour le montage en porte-à-faux de l'arbre. Le troisième palier monte l'extrémité opposée de l'arbre d'un côté éloigné du moteur. De préférence, au moins un, au mieux, tous les trois paliers sont faits du matériau susmentionné. 



   Le même avantage ne serait pas obtenu dans la technique connue qui utilisait ces trois paliers de carbone, car ces types de compresseurs ne présentaient pas ce problème. 



   Ces particularités, et d'autres encore, de l'invention, peuvent être mieux comprises à l'aide de la description suivante et des dessins, dont une brève description suivra ci-après. 



  Brève description des dessins. 



   La Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un compresseur à volutes nouveau du type qui bénéficie de l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe transversale d'un palier suivant l'invention; la Fig. 3 est une vue en coupe transversale de la zone représentée par la ligne 3 à la Fig. 2; la Fig. 4 illustre un problème rencontré par ce type de compresseur; la Fig. 5 représente le palier suivant l'invention résolvant le problème de la Fig. 4, et la Fig. 6 représente une deuxième forme de réalisation de l'invention. 



  Description détaillée d'une forme de réalisation préférée. 



   Un compresseur 20 représenté à la Fig. 1 comprend un élément à volute non orbitante fixe 22 et un 

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 élément à volute orbitante 23. L'élément à volute orbitante 23 présente une partie inférieure de montage 24 reçue sur un maneton de manivelle 26. Un bloc à coulisse relie le maneton 26 à la partie 24. Le maneton de manivelle 26 est associé à un arbre 25, qui est entraîné par un moteur 27. L'arbre 25 est monté dans un carter 28 au niveau d'une partie de montage de palier 30 par un palier 32. L'autre extrémité de l'arbre 25 est montée dans un palier inférieur 34. Il est à noter que le compresseur 20 est du type dans lequel le maneton de manivelle 26 sur l'arbre 25 s'étend à travers le palier 32 et le carter 28, et est donc monté en porte-à-faux dans le palier 32. 



   Comme représenté à la Fig. 2, le palier 32 comporte une partie de chemisage extérieure 36 faite d'un matériau en acier, et une partie intérieure 38 faite d'un matériau de résine composite. 



   Comme représenté à la Fig. 3, le matériau composite comprend une couche complexe de graphite et de résine résistant à la chaleur 40 contenant une pluralité de particules de couche de frittage poreuse en bronze au plomb 42. La couche 40 comprend des particules de carbone dur déposées dans une base de résine. 



  L'utilisation du palier composite en carbone graphite procure des avantages qui seront décrits ci-après. Le palier est disponible auprès de Taiho Kogyo, Ltd., sous le nom commercial de "Carbon Composite bi-Metal Bearings CB100G". 



   Dans une forme de réalisation, la couche de chemisage en acier 36 s'étend sur 1,35 mm et l'épaisseur totale est de 1,7 mm. Par conséquent, la couche 38 est relativement mince comparée à la couche 36. 



   La structure des paliers ne fait pas partie de l'invention, c'est l'utilisation d'un palier de ce type dans l'application particulière qui est inventive. 

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   Le problème à aborder avec cette invention est illustré par exemple à la Fig. 4. Comme représenté à la Fig. 4, un axe central des paliers 32 et 34 a été désaxé. Cela peut se produire au moment de l'assemblage du compresseur. L'importance du désaxage est exagérée à la Fig. 4 pour montrer effectivement le désaxage. 



  Egalement, la structure du maneton 26 est simplifiée aux Fig. 4 et 5. 



   Lorsqu'un désaxage se produit, le maneton monté en porte-à-faux 26 s'étend au-delà du palier 32, et un contact de bord ponctuel 44 existe entre le palier 32 et la périphérie extérieure de l'arbre 25. En plus, un autre contact de bord ponctuel 45 est également créé. Dans la technique connue, ce contact provoque parfois un grippage de l'arbre et entraîne souvent une alimentation inadéquate de lubrifiant aux zones de contact. 



   Comme représenté à la Fig. 5, dans le compresseur de l'invention présentant les particules de carbone noyées dans la couche extérieure, l'arbre sera en revanche rapidement usé, par exemple en 46 et 48, pour empêcher un contact de bords. Cela assurera un flux du lubrifiant entre l'arbre et les bords 44 et 45 du palier 32. Ainsi, le matériau du palier procure un avantage inattendu lorsqu'il est utilisé dans un compresseur à volutes en porte-à-faux. La technique connue ne procure aucun avantage de ce genre, et ne comprend pas un tel problème. Ainsi, l'utilisation de ce type de palier dans la demande particulière décrite procure des avantages inattendus. 



   La Fig. 6 représente une autre forme de réalisation 50 dans laquelle un palier 52, de composition semblable au palier 32, est monté dans l'élément de montage 34 de palier inférieur. Comme représenté, un bord 55 de l'arbre 25 est en contact avec 

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 le palier 52 lorsque l'arbre 25 est désaxé. De plus, la partie 54 de l'arbre est en contact avec une extrémité du palier 52. Le matériau du palier 52 produira une usure au niveau des parties 54 et 55 sur l'arbre 25, semblable à l'usure décrite ci-dessus. 



   Un palier 56, de composition semblable au palier 32, est monté entre le bloc à coulisse 29 et la volute orbitante 23. Comme on peut le voir, il y aura des surfaces d'usure 58 et 60 qui useront le bloc à coulisse pour s'adapter à tout désaxage. Comme on peut l'apprécier, la combinaison des trois paliers 56,32 et 52 sert à s'adapter à tout désaxage entre les trois paliers en produisant de l'usure dans l'arbre pour modifier l'arbre selon l'emplacement particulier des trois paliers. 



   On a décrit une forme de réalisation préférée   de l'invention ; un spécialiste de la   technique reconnaîtrait que certaines modifications sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Pour cette raison, les revendications suivantes devraient être étudiées pour déterminer la portée réelle et le contenu de l'invention.

Claims (10)

1. R E V E N D IC A T I O N S 1.- Compresseur à volutes (20) caractérisé en ce qu'il comprend : - un premier élément à volute (23) présentant une base et une spire généralement involutée s'étendant depuis ladite base; - un deuxième élément à volute (22) présentant une base et une spire généralement involutée s'étendant depuis ladite base, lesdites spires desdits premier et deuxième éléments à volutes (23,22) s'imbriquant l'un dans l'autre pour définir des chambres de compression, ledit premier élément à volute (23) comportant une partie de montage (24) qui s'étend dans un sens s'éloigantn dudit deuxième élément à volute (22) pour recevoir un arbre d'entraînement (25); - un carter (28) monté sous ledit premier élément à volute (23), et d'un côté opposé audit deuxième élément à volute (22);

   - un arbre (25) présentant un maneton excentrique (26) qui s'étend à travers ledit carter (28), et un bloc à coulisse monté dans ladite partie de montage (24) dudit premier élément à volute (23), un premier palier reçu entre ledit bloc à coulisse et ladite partie de montage (24), et un moteur électrique (27) entraînant ledit arbre (25); - un deuxième palier monté dans ledit carter (28) et entourant ledit arbre (25), ledit maneton (26) dudit arbre s'étendant à travers ledit deuxième palier et dans ladite partie de montage (24) dudit premier élément à volute (23);

   - un troisième palier monté à une extrémité opposée dudit arbre (25) et du côté dudit moteur (27) éloigné dudit premier palier, et <Desc/Clms Page number 8> - au moins un desdits premier, deuxième et troisième paliers présentant une composition de matériau comprenant des particules de carbone déposées dans une résine.
2. 2. - Compresseur à volutes (20) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau est prévu pour que ledit arbre (25) soit usé au niveau des bords de l'un desdits premier, deuxième et troisième paliers lorsque ledit arbre est désaxé dans l'un quelconque desdits premier, deuxième et troisième paliers.
3. 3. - Compresseur à volutes (20) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits premier, deuxième et troisième paliers est formé de ladite composition de matériau comprenant des particules de carbone déposées dans une résine.
4. 4. - Compresseur à volutes (20) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier palier est formé de ladite composition de matériau.
5. 5. - Compresseur à volutes (20) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit deuxième palier est formé de ladite composition de matériau.
6. 6. - Compresseur à volutes (20) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit troisième palier est formé de ladite composition de matériau.
7. 7.- Procédé de mise en uvre d'un compresseur à volutes (20), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 1) on prévoit un compresseur à volutes (20) comprenant un premier et deuxième élément à volutes (23,22), comportant chacun une base et une spire généralement involutée s'étendant depuis ladite base, lesdites spires desdits premier et deuxième éléments à volutes (23,22) s'imbriquant l'une dans l'autre pour définir des chambres de compression, ledit premier élément à <Desc/Clms Page number 9> volute (23) comportant une partie de montage qui s'étend dans un sens s'éloignant dudit deuxième élément à volute (22), un arbre (25) comprenant un maneton de montage (26) s'étendant dans un bloc à coulisse monté dans ladite partie de montage (24) dudit premier élément à volute (23),

   un premier palier entre ledit bloc à coulisse et ladite partie de montage (24), ledit arbre (25) étant monté pour être entraîné par un moteur électrique (27), ledit arbre étant engagé par ledit maneton de montage (26) dans ledit bloc à coulisse, et ladite partie de montage (24) dudit premier élément à volute (23) à une extrémité dudit moteur (27), une partie dudit arbre située entre ledit moteur (27) et ledit maneton (21) étant montés dans un deuxième palier dans un carter (28), ledit maneton de montage (21) traversant ledit deuxième palier de part en part de sorte que ledit maneton de montage (26) est monté en porte-à- faux à l'intérieur dudit deuxième palier, ledit arbre (25) étant monté à une extrémité opposée dudit moteur (27) dans un troisième palier, et un desdits premier,

   deuxième et troisième paliers étant formé d'une partie métallique extérieure et d'une partie intérieure comportant un matériau de carbone déposé dans une couche de résine; 2) on entraîne ledit premier élément à volute (23) pour qu'il effectue un mouvement orbital par rapport au deuxième élément (22) en entraînant ledit arbre au moyen dudit moteur électrique (27), et 3) on use des parties d'au moins un desdits arbre et bloc à coulisse qui sont en contact avec les bords dudit premier palier si lesdits premier, deuxième et troisième paliers venaient à être désaxés relativement l'un à l'autre, ledit matériau de <Desc/Clms Page number 10> carbone amenant lesdites parties à être rapidement usées.
8. 8. - Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ledit premier palier est formé dudit matériau de carbone.
9. 9. - Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ledit deuxième palier est formé dudit matériau de carbone.
10. 10.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ledit troisième palier est formé dudit matériau de carbone.